TiN／TiCN／(Al2O3)／TiN CVD多层涂层硬质合金的性能研究
硬质合金切削刀具材料介绍和基本知识
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物 晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格 密排六方 简单六方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
WC-TiC-TaC（NbC）-Co硬质合金
在WC-TiC-Co硬质合金中加入适当的TaC，可提 高其抗弯强度（显著增加刀刃强度）、疲劳强度 和冲击韧性，提高耐热性、高温硬度、高温强度 和抗氧化能力，提高其耐磨性，增加抗月牙洼磨 损和抗后刀面磨损能力。这类合金兼有WC-TiCCo及WC-TaC-Co合金的大部分最佳性能，它既 可用于加工钢料（主要用途），又可用于加工铸 铁和有色金属，故常被称为通用合金（代号 YW）。这类合金通常用于加工各种高合金钢、 耐热合金和各种合金铸铁、特硬铸铁等难加工材 料。如果适当提高含钴量，这类硬质合金便具有 更高的强度和韧性，可用于对各种难加工材料的 粗加工和断续切削。
几种材料的物理机械性能
材料
熔点 密度 (°C) (g/cm³)
硬度 (HV)
弹性模量 抗高温 (kN/mm²) 氧化性能
TiC
3067 4.93
3200
470
TiN
2950 5.40
2500
590
Al2O3
2047 3.98
2100
400
硬质合金
1400~1800
高速钢 1500 7.8
900
一般 一般 很好
4.9 6.73 12.2
显微硬度 弹性模量 导热率
刀具材料论文
金属切削刀具的发展历史与现状前言刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。
广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。
刀具技术的进步，体现在刀具材料、刀具结构、刀具几何形状和刀具系统四个方面，刀具材料新产品更是琳琅满目。
当代正在应用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石。
其中，高速钢和硬质合金是用得最多的两种刀具材料，分别约占刀具总量的30%～40%和50%～60%。
本文将介绍刀具的发展历程，发展现状，并对未来刀具的发展法相作出分析。
刀具的发展历史刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。
中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。
当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。
1783年，法国的勒内首先制出铣刀。
1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。
1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。
1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。
1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。
1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。
1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。
1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。
这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。
新结构高效双切齿轮滚刀
新结构高效双切齿轮滚刀新结构高效双切滚刀业适用于对齿轮根部有较高加工要求的领域，由于该滚刀齿顶部齿数多（一样为20齿），因此在齿轮加工中，齿轮根部的加工次数多，因此，用新结构高效双切滚刀加工齿轮能够取得专门好的齿轮齿底圆弧。
大模数滚齿加工的特点滚齿在齿轮加工方面占据了大量份额。
随着齿轮加工技术的迅猛进展，专门是大模数、多齿数齿轮对高速高效加工技术的要求，迫切要求在滚齿加工方面实现高速高效。
实现高速滚齿，滚齿机必需提高刚性及驱动功率，要实现数控、温度补偿。
更重要的一点，确实是要采纳高速高效滚刀，使切削加倍合理化。
目前，高速高效切削已经显示出很多的优势和壮大的生命力，成为制造业中提高加工效率和质量、降低本钱的要紧技术途径之一。
由于大模数齿轮所对应的滚刀的切削量成倍增加，又由于传统大滚刀槽数较少，齿高长，因此分派到各齿的载荷专门大。
在滚刀加工齿轮的滚削进程中，几乎75％的切削量由位于全齿1／3处的刀齿齿顶完成，而整个齿中部和根部的占全齿2／3部分仅仅完成切削任务的25％。
实际上，在刀齿齿顶载荷散布和磨损极不均匀。
齿顶圆角处的磨损决定了刀具的寿命，刀齿的中部和根部磨损很少。
新结构高效双切滚刀的特点高效经济的滚刀必需具有很多槽数，而且滚刀的外径也不能太大，齿顶的切削面应多于刀齿中部和齿根的切削面。
为附合以上要求，汉江工具有限责任公司开发了滚刀，新结构高效双切滚刀每相邻齿中有一排齿具有完整的齿形，另一排齿的有效部份只有齿高的1／3。
该滚刀在外径许诺的情形下，可取得20排槽左右，是一般滚刀的2倍以上。
依照被加工件的质量要求，新结构高效双切滚刀能够铲制，也能够磨制。
由于该种滚刀具有10排左右的完整齿，因此该种滚刀不仅可用于粗切，还可用于齿轮精加工。
在粗加工的场合，该滚刀也能够带前角，如此，可减少切削力和磨损。
新结构高效双切滚刀可在任一标准的滚刀刃磨床上刃磨。
装卡后即可保证前刃面的精度，所需的只是调整砂轮进入滚刀槽的深度。
Carbide Coatings-涂层
涂层前表面预处理
n化学和研磨预处理 n必须去除表面的钴 n改善涂层附着强度，表面光滑 n有助于减少积屑瘤的产生，微崩刃，切屑
PVD 涂层 – 抗氧化性
重量 的 增 加 (ug/cm 2)
100 80 60 40 20 0 200 300 400
TiC
TiCN TiN
TiAlN
500
600
700
800
900
温 度 (C)
应用中的PVD TiAlN 涂层
n 薄Al2O3 层的形成和在磨粒磨损过程中进行自身修复 n Al2O3 涂层阻止氧化和磨损过程
TiCl4 CH4 4HCl
TiCl4
CH4
TiC Carbide Substrate 硬质合金衬底
轴向进气 CVD
反应气体
真空泵
n 平衡负载 n 轴向进给气体路程. n 固定树状结构
Eta 相 (涂层/衬底界面)
Eta
CVD 涂层中的裂纹
100 um
TiC/TiCN/TiN 沉积
H2 TiCl4 + CH4 = TiC + 4 HCl
为何采用PVD法
n 涂层无裂纹 n 颗粒比CVD涂层的细小，而且表面比 CVD涂层的
光滑
n 残余压应力 n 无脆性eta 相产生 n 能在尖锐的切削刃上沉积 n 但不能沉积Al2O3 涂层
PVD 涂层的研究进展
1985: TiN – 氮化钛涂层 1990: TiCN – 氮碳化钛涂层 1991: TiAlN – 氮铝化钛涂层 1992: CrN – 氮化铬涂层 1992: TiZrN – 氮铬化钛涂层 1993: TiAlCN – 氮碳铝钛涂层 1999: TiB2 – 二硼化钛涂层
肯纳最新材质说明
肯纳最新材质说明发布日期：[2007-8-15] 共阅[2536]次肯纳最新材质说明K1025 该材质为中等硬度，粘结剂含量中等，非合金W C/C o 细晶粒材质。
应用：适用于切削高温合金，钛合金以及在切削条件不利的情况下加工非铁金属材料的工件。
K D081一种低含量，在硬质合金刀片焊接P C B N刀类的材质。
应用：专为粗加工和精加工硬钢（>45HR C）而设计。
用于切削轴承钢、热轧和冷轧工具钢、高速钢、模具钢、冷硬钢、渗碳和氮化铁和一些硬化层材料。
K313 材质结构：基体较硬，含少量粘结物。
为非合金的W C/C O精细颗粒硬质合金材质。
应用：刃口的耐磨性好，同时具有很强的韧性，用于加工钛合金。
铸铁，奥氏体不锈钢和非铁金属，非金属和大多数的高温合金。
具有很好的抗热变形能力和耐切深处磨损能力，晶体细化的材质可以减少加工中的裂纹和剥落，使刀片寿命长而且安全可靠。
K68 材质结构：基体较硬，含少量粘结物。
为非合金的WC/C o精细颗粒硬质合金材质。
应用：K68材质具有极强的耐磨性，特别适合于加工铸铁，奥氏体不锈钢，非铁金属，非金属，它作为K313的补充也适合加工大多数的高温合金。
它是非铁金属加工的通用材质。
K C5010（全新）材质结构：PV D T iA l N涂层刀片。
这是最新的刀片材质，非合金硬质合金基体的抗变形能最强。
KC5010的最新涂层可使切削速度提高50%甚至100%。
应用：KC5010适合于高速度精加工大多数工件材料，效果非常理想。
在加工状况稳定的情况下。
适用于大多数钢，不锈钢，铸铁，非铁金属和高温合金，在加工淬硬和短屑材料时也表现不俗。
K C5025（全新）材质结构：极细化晶粒非合金基体。
配以最先进的PV DT iA lN涂层。
应用：通用加工刀片应用于大多数钢，不锈钢，铸铁，非铁金属。
可以用于断续切削和高进给量的加工，而且切削速度可高可低。
K C5410 材质结构：非合金硬质合金基体，配以PV D T iB2涂层使刀片的抗变形性能极强。
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及发展方向
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及进展方向在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决议性的影响。
刀具性能的两个关键指标硬度和强度（韧性）之间好像总是存在着冲突，硬度高的材料往往强度和韧性低，而要提高韧性往往是以硬度的下降为代价的。
在较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiC、TiN、Al2O3,等）构成的涂层刀具，较好的解决了刀具存在的强度和韧性之间的冲突，是切削刀具进展的一次革命。
涂层刀具是近20年来进展最快的新型刀具。
目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
1涂层刀具、涂层材料及涂层方法涂层刀具的特点涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，提高了刀具的耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使用涂层刀具可以获得明显的经济效益。
一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用，因而可以大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。
但是刀具在现有的涂层工艺进行涂层后，因基体材料和涂层材料性质差别较大，涂层残留内应力大，涂层和基体之间的界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程中还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备多而杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升等缺点。
常用的涂层材料及性质常用的涂层材料常用的涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。
依据化学键的特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型和离子键型。
涂层材料的性质金属键型涂层材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好的综合性能，是最一般的涂层材料。
共价键型涂层材料（如B4C、SiC、BN、金刚石等）硬度高、热胀系数低、与基体界面结合强度差、稳定性和多层匹配性差。
TiN-TiC复合材料的制备及其吸附性能
TiN-TiC复合材料的制备及其吸附性能
TiN-TiC复合材料是一种由钛铬合金、石墨和钛硼颗粒制备而成的嵌入式复合材料。
该复合材料具有较高的压缩强度和耐磨损性能，能够在高温和高氧化环境下使用，因此在
航空航天和能源行业中具有广泛的应用前景。
本实验的目的是制备TiN-TiC复合材料，并研究其对甲苯的吸附性能。
制备过程中，
先制备出球形的钛铬合金微粉，再在微粉中加入少量的石墨和钛硼颗粒，经过高温反应制
备出TiN-TiC复合材料。
经过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和能谱分析，证实制备的复合材料为典型
的TiN-TiC嵌入式复合材料，含有大量的TiN晶粒和少量的TiC晶粒。
同时，复合材料表
面出现钙钛矿结构的TiBO4和Ti2O3物种，这些物种对TiN-TiC复合材料的性能具有重要
影响。
研究发现，TiN-TiC复合材料对甲苯具有较好的吸附性能。
在120分钟的吸附时间内，复合材料对甲苯的吸附量达到29.28 mg/g，远高于单一材料的吸附能力。
此外，复合材料的吸附性能与其表面的孔隙结构、表面功能团以及表面电性质密切相关。
总之，本实验成功制备出TiN-TiC复合材料，并证实其具有较好的吸附性能。
这为该
复合材料在航空航天和能源行业中的应用提供了基础研究支持。
大气等离子喷涂Al2O3—3%TiO2涂层的性能
Ｌ ｖｌ ａａ 喷嘴降低了粒 子在等离子焰流中的速度 ， 延长了粒 子在焰 流中的停 留时间， 从而使涂层的结合 强度 和致密度降低 ， 而使涂层沉积率有明显升高 。
ＤＥ ＮＧ Ｃｈ ｎ ｍｉ ｇ ＺＨＯＵ － ｏ ｇ ＬＩ Ｍ ｉ ， ＮＧ ａ ｇ ｇ ａ ｇ Ｚ ｕ－ ｎ ， Ｋｅ ｓ ｎ ， Ｕ ｎ ＤＥ Ｃｈ ｎ － ｕ ｎ ， ＨＵ ｉ ｃ ａ Ｈｕ－ ｈ ｏ
（ ａｇ ｈ ｕＲ ｓａｃ ｓｔｔ ｆ ｎ Ｆ ｒ ｕ ｅ ｌ Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ５ ） Ｇｕｎ ｚｏ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｎｏ－ ｅｒ ｓ ｔ ｓ ｕｎ ｚ ｏ １ ６ １ ｎｉ ｏ ｏ Ｍ ａ，
第２ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 ２月
中
国
表
面
工
程
、ｏ ．３ ，１２
Ｎ ｏ． １
ＣＨＩ Ａ ＲＦＡＣＥ Ｇ Ｉ Ｎ ＳＵ ＥＮ ＮＥＥＲＩ Ｇ Ｎ
Ｆｅ ｒ ｒ ｂｕ ａ ｙ ２ ０ ０１
ｄ ｉ１．９９ ．ｓ．０ ７９ ８ ． ．１ ０ ｏ： ３ ６ ￣ｉ ｎ１０ — ２ ９ ０ ０ ． ４ Ｏ ｓ ２ １ ０ ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ：Ａ１ ３３％ ＴＯ ｏ ｔ ｇ ｒ ｐｅ ａｅ ｙ ｃｎ ｅｔ ｎ ｌａ ｌ ｍ ｐａ （ Ｓ ｎ ｉ ｐａｍａｓｒｙ ｗｉ ２ — ０ ｉ ２ｃ ａ ｎ ｓｗｅｅ ｒｐｒｄｂ ｏ ｖｎｉ ａ ｉ ｐａ ａ ｓｒｙ ＡＰ 、ａｄ ａ ｌ ｉ ｏ ｒ ｓ ｒ ｓ ｐａ ｔ ｈ
关键 词 ：大气等离子喷涂 ；延长 Ｌｖｌ ａａ喷嘴 ； １ ３ ％ ｉ２ Ａ２ — ＴＯ 涂层 Ｏ ３
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TiN/TiCN/(Al2O3)/TiN CVD多层涂层硬质合金的性能研究摘要：采用高温化学气相沉积（HT-CVD）和中温化学气相沉积（MT-CVD）相结合的复合化学气相沉积新工艺在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co 上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层，制备了两种CVD多层涂层硬质合金。
通过氧化实验、显微硬度和切削实验等手段研究了TiN/TiCN/TiN 和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能。
结果表明，涂层后硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能明显提高，Al2O3的加入进一步提高了CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能；通过提高涂层硬质合金的抗氧化性能和硬度能提高涂层硬质合金的切削性能。
关键词：TiN/TiCN/TiN；TiN/TiCN/Al2O3/TiN；抗氧化性能；显微硬度；切削性能Abstract: the high temperature chemical vapor deposition (HT-CVD) and temperature chemical vapor deposition (MT-CVD) combination of complex chemical vapor deposition new technology in the hard alloy substrate WC-(W, Ti) C-(Ta, Nb) C-6% Co separately on TiN deposits/TiCN/TiN and TiN/TiCN/Al2O3 / TiN coating, the preparation of the two CVD multi-layer coatings hard alloy. Through the oxidation experiment, microhardness and cutting experiment and the means to study TiN/TiCN/TiN and TiN/TiCN/Al2O3 / TiN CVD multi-layer coatings hard alloy antioxidant properties, hardness and cutting performance. The results show that after coating hard alloy antioxidant properties, hardness and cutting performance improved obviously, Al2O3 to join to enhance the CVD multi-layer coatings hard alloy antioxidant properties, hardness and cutting performance; By improving the coating hard alloy antioxidant properties and can improve the coating hardness cemented carbide cutting performance.Keywords: TiN/TiCN/TiN; TiN/TiCN/Al2O3 / TiN; Oxidation resistance; Micro hardness. Cutting performance1采用HT-CVD和MT-CVD相结合的复合化学气相沉积新工艺分别在WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co硬质合金基体上沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层，制备了两种CVD多层涂层硬质合金，研究两种CVD 涂层硬质合金的高温抗氧化性能、硬度和切削性能，并试图探索三种性能之间的关系，以通过改善涂层硬质合金的一般性能来进一步提高涂层硬质合金的切削性能，为涂层硬质合金的研究提供参考。
2 实验2.1 试样制备通过工业化生产的BPX250 全自动控制化学涂层炉，采用HT-CVD和MT-CVD相结合的复合化学气相沉积新技术分别在WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co 硬质合金基体上沉积，制备两种CVD多层涂层硬质合金。
TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/ Al2O3/TiN涂层都是通过严格控制工艺参数在同一炉内连续沉积而成的，其中TiN/TiCN/TiN涂层的厚度为7μm，TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层的厚度为8.5μm。
2.2 试验方法氧化实验在型号为SX-8-16的硅钼棒高温电炉中进行，气氛为空气，氧化温度为1000℃。
用精确到0.1mg的FA1104N型精密电子分析天平对试样氧化前后的重量变化进行称量，计算出试样的单位面积增重率，然后绘制氧化增重曲线。
在BUEHLER MICRONET 5104型显微硬度计上进行显微硬度试验，加载载荷分别为10g、50g、100g、500g和1000g，保压时间为15s。
为确保测量精度，在各个不同载荷下均打打四个点取平均值。
切削实验在型号为HAAS-SL40的数控车床上进行并按照ISO3685-93单刃刀具切削寿命试验法进行试验。
切削方式为干式切削。
切削时，采用恒线速，并以后刀面的磨损深度VB=0.2mm作为磨钝标准来计算切削刀片的寿命。
，每种刀具均进行2~3次重复实验，以保证实验数据有重复性和可靠性。
切削时，刀具几何参数为：γ0= -60、α0=-60、λs= -50、κr= 900；切削参数为：切削速度V=160m/min，进给量f=0.2mm/r，切削深度ap=1.0mm；切削对象为：1Cr18Ni9Ti不锈钢。
3 结果与讨论3.1 CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能图1所示为CVD涂层硬质合金在1000℃的氧化增重曲线图。
由图可知：基体在高温下的空气中迅速氧化，其氧化增重曲线基本上呈直线型且斜率较大，涂层后基体在高温空气中的氧化被减缓，涂层对基体的氧化起到了一定的保护作用。
这表明涂层后硬质合金基体的抗氧化性能得到了显著提高。
在1000℃时，氧化前0.5h TiN/TiCN/TiN CVD多层涂层硬质合金没有发生明显增重，TiN/TiCN/TiN涂层对硬质合金基体起到了保护作用，在氧化0.5h之后，TiN/TiCN/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化增重曲线迅速以接近涂层硬质合金基体氧化增重曲线的斜率上升，TiN/TiCN/TiN涂层失去对涂层硬质合金基体的保护，基体严重氧化；氧化前1.5h TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金没有发生明显增重，TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层对涂层硬质合金基体起到了很好的保护作用，性能超过了TiN/TiCN/TiN涂层，氧化1.5h之后，基体开始氧化，TiN/TiCN/Al2O3/TiN多层涂层硬质合金的氧化增重曲线开始上升。
以上分析表明，Al2O3涂层的加入有效地延缓了涂层硬质合金基体氧化，进一步提高了涂层硬质合金的抗氧化性能。
这是因为Al2O3具有良好的高温化学稳定性，一方面能起到很好的隔热作用，另一面对O2的扩散有很好的阻碍作用。
图1CVD多层涂层硬质合金的氧化增重曲线3.2 CVD多层涂层硬质合金的硬度图2所示是基体与CVD涂层硬质合金的显微硬度与载荷函数关系曲线。
由曲线可看出，在载荷为10g时，TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的显微硬度最高，为2230.8 HV 0.01，TiN/TiCN//TiN CVD多层涂层硬质合金的显微硬度次之，为2141.8 HV 0.01，未涂层的基体的显微硬度明显要低于前两种涂层硬质合金，只有1736.6 HV 0.01。
随着压入载荷（即压痕尺寸和压入深度）的增大，基体与CVD涂层硬质合金的显微硬度值均逐渐减小，即表现出硬度压痕尺寸效应[9]。
基体的平均显微硬度从10g时的1736.6 HV 0.01，降到1000g时的1599.5 HV1；TiN/TiCN//TiN CVD多层涂层硬质合金的平均显微硬度从2141.8 HV 0.01，降到1000g时的1616.7HV1；TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的平均显微硬度从2230.8 HV 0.01，降到1000g时的1585.0HV1。
三条曲线的变化趋势大致相同。
在低载荷时变化趋势较明显，10g-100g之间，曲线的斜率很大；当载荷增至100g以上时，曲线的变化趋势变缓，趋于一稳定值。
曲线在100g处发生突变，这种现象可用弹性恢复和塑性变形来解析。
原因可能是载荷低于100g时，压痕周围的应力极高，卸载后压痕表面面积变化程度较大，弹性恢复较明显，因此压痕尺寸效应较明显；当载荷加大至100g及以上时，由于载荷的加大，塑性变形明显，一定程度上可以使压痕周围的高应力场得以释放，使能量降低，弹性恢复减弱。
表现为压痕尺寸效应减弱。
从三条曲线的变化总趋势看TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金压痕尺寸效应最明显，TiN/TiCN//TiN CVD多层涂层硬质合金次之，基体的压痕尺寸效应再次之。
这表明涂层后硬质合金基体的硬度明显提高，Al2O3涂层的加入也进一步提高了涂层硬质合金的硬度。
图2基体与CVD涂层硬质合金的显微硬度与载荷函数关系曲线3.3 CVD多层涂层硬质合金的切削性能图3所示为基体与CVD多层涂层硬质合金刀片在V=160m/min，f=0.2mm/r，ap=1.0mm切削条件下的切削寿命。
由图可见，涂层后涂层硬质合金的切削寿命明显提高，TiN/TiCN/TiN CVD多层涂层硬质合金相对未涂层基体的切削寿命提高41%，TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金相对未涂层基体的切削寿命提高86%。
这表明涂层是提高硬质合金切削性能的有效手段。
这是因为涂层后硬质合金基体的抗氧化性能和硬度得到了提高。
TiN/TiCN/ Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的切削寿命相对TiN/TiCN/TiN CVD多层涂层硬质合金提高32%，表明Al2O3涂层的加入进一步改善了刀片的切削性能。
这是因为Al2O3涂层的加入使TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能和硬度得到了进一步提高。
图3基体与CVD多层涂层硬质合金刀片的切削寿命4 结论1) 涂层后涂层硬质合金的抗氧化性能、硬度和切削性能相对未涂层的基体而言明显提高。
2) Al2O3涂层的加入使TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金具有比TiN/TiCN/TiN CVD多层涂层硬质合金更优异的抗氧化性能，更高的硬度，同时也具有更优异的切削性能。